COOL4 SEA & INDUSTRY (C4S&I), ein Unternehmen für Kühltechnologie, hat eine nachhaltige Lösung entwickelt, bei der Abwärme effizient zur Erzeugung von Kälte an Bord von Schiffen und in der Industrie genutzt wird. In Zusammenarbeit mit C4S&I hat Grundfos Pumpen, Sensoren und Regelungslösungen sowie Beratungsleistungen zur Optimierung der Absorptionskältemaschinen geliefert.
Die Absorptionskältemaschinen von C4S&I sind die einzigen weltweit, die für die dynamischen Bewegungen auf Schiffen und die schwankenden Temperaturbedingungen auf See optimiert sind, die auch in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen auftreten. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für den Einsatz von Absorptionskältemaschinen, die mit einem COPelec (Coefficient Of Performance) von 30-35 den Stromverbrauch für die Kühlung um 90% reduzieren können.
Wir haben uns zunächst an Grundfos als Pumpenlieferant gewandt. Das Gespräch entwickelte sich jedoch schnell zu einer echten Zusammenarbeit mit Grundfos. Gemeinsam haben wir unsere Lösung noch weiterentwickelt als erwartet und sie noch belastbarer und energieeffizienter gemacht
Die Situation
Um die Produktion auszuweiten, suchte C4S&I nach Alternativen zu ihren teuren Chemiepumpen und wollte auf Grundfos MAGdrive-Pumpen umsteigen, mit denen sie ihre Lithiumbromid-Lösungen mit hohem Salzgehalt (bis zu 60% Konzentration) pumpen konnten. C4S&I benötigte eine Lösung, die sehr hohe Dichten bewältigen und unter anspruchsvollen Bedingungen effizient arbeiten konnte, z. B. beim Pumpen von Flüssigkeiten am Siedepunkt aus einem Saugtank mit einem Innendruck nahe dem absoluten Vakuum. Daniel erhielt zunächst eine Standard-MAGdrive-Pumpe, suchte aber nach einer höheren Leistung, um seine speziellen Anforderungen zu erfüllen. Die Herausforderung bestand darin, die Leistung der Pumpe zu verbessern, ohne Kavitationsprobleme zu verursachen.
“Bei einem Grundfos-Vortrag über Frequenzregelung, der von SIMAC veranstaltet wurde, lernte ich zum ersten Mal Grundfos E-Pumpen kennen, bei denen die Pumpe von einem drehzahlgeregelten MGE-Motor angetrieben wird, was die Effizienz erheblich steigert. Bis zu diesem Zeitpunkt hatten wir nur Standardpumpen verwendet.”
Daniel Buhl Hansen, Geschäftsführer und Partner, COOL4 SEA & INDUSTRY
SIMAC ist die Svendborg International Maritime Academy, eine maritime Einrichtung für Bildung und Wissensentwicklung in Dänemark. Auf der Veranstaltung präsentierte Grundfos, wie Frequenzumrichter zur Optimierung der Pumpensteuerung und -dimensionierung eingesetzt werden können und wie die MGE-Motoren dies mit Pumpen- und Prozesssteuerungsfunktionen kombinieren können. Dadurch erkannte Daniel, dass der MGE-Motor die Pumpenleistung in Bezug auf Funktionalität und Kavitation verbessern kann
Die Grundfos-Lösung
Ausgehend von einer E-Pumpen-Lösung arbeitete die Grundfos Customer Service Unit (CSU) eng mit C4S&I zusammen, um technisches Fachwissen, maßgeschneiderte CRNE MAGdrive-Pumpen und Zugang zu einem breiteren Portfolio von Grundfos-Lösungen und Experten bereitzustellen. Sie arbeiteten an der Verbesserung der Pumpenhydraulik, der Integration von Grundfos-Sensoren und dem Einsatz des MGE-Motors für eine bessere Steuerung und Flexibilität.
Die technische Zusammenarbeit mit C4S&I begann mit der Untersuchung des Optimierungspotenzials bei Pumpen, was zur Entwicklung einer maßgeschneiderten CRNE-MAGdrive-Pumpe führte, die ein größeres Laufrad zur Verbesserung von Ansaugung und Durchfluss in Kombination mit einem MGE-Motor mit niedriger Drehzahl verwendete. Die Grundfos CSU ist eine interne Support-Abteilung, die eine Reihe von technischen Dienstleistungen anbietet, um die Kundenanforderungen in maßgeschneiderte Produktlösungen umzusetzen. Sie boten umfassende Unterstützung bei der Optimierung des Systemaufbaus, um sicherzustellen, dass die Pumpen die spezifischen Anforderungen erfüllen und alle Herausforderungen meistern können.
Die Umstellung auf MGE-Motoren war zum Beispiel kein einfacher Prozess, und es gab mehrere Telefonate zur Lösung von Problemen. Die prompte Unterstützung von Grundfos ermöglichte den reibungslosen Übergang von herkömmlichen Motoren zu MGE-Motoren. Herausforderungen wie Leckstrom, Kommunikation zwischen den Pumpen, Einrichtung der IP-Adresse, Einrichtung der Sensoren, Einrichtung der GSC-Datei und Einarbeitung in GO Link erforderten Unterstützung und Wissensaustausch. Dies galt auch für die Bewältigung von Korrosionsproblemen und den Einsatz von Sensoren für Druck-, Temperatur- und Leitfähigkeitsmessungen.
“Wir haben erlebt, dass Grundfos eng mit uns zusammengearbeitet hat, um unsere spezifischen Bedürfnisse und Herausforderungen zu verstehen, und wir konnten mit Korrosionsspezialisten und Sensorentwicklern diskutieren. Wir hatten das Gefühl, dass Grundfos eine umfassende Abdeckung aller Aspekte unseres Projekts gewährleistet hat."
Daniel Buhl Hansen, Geschäftsführer und Partner, COOL4 SEA & INDUSTRY
Die CSU führte umfangreiche Tests durch, um Daten zur Pumpenleistung zu sammeln, wobei der Schwerpunkt auf Kavitation und Durchflussraten lag. Dieser datengestützte Ansatz diente der weiteren Optimierung des Designs der Absorptionskältemaschine, der Steuerung und der Kühlleistung.
- Technischer Ansatz: Das CSU-Team konzentrierte sich darauf, vorhandene Komponenten auf innovative Weise zu kombinieren. Sie verwendeten ein größeres Laufrad in einer kleineren CRNE-Pumpe und nutzten die variable Drehzahl des MGE-Motors, um die Leistung zu verbessern. Dieser Ansatz erforderte ein sorgfältiges Auswuchten, um Kavitation zu vermeiden und gleichzeitig den Durchfluss zu maximieren.
- Prüfung und Validierung: Das Team führte gründliche Tests durch, einschließlich NPSH-Kurven (Net Positive Suction Head) bei verschiedenen Drehzahlen, um sicherzustellen, dass die Pumpe effizient und kavitationsfrei arbeiten kann. Diese Daten waren entscheidend für die Optimierung der Pumpenleistung, da sich die gepumpte Flüssigkeit aufgrund des Drucks nahe dem absoluten Vakuum ständig am Siedepunkt befindet.
Das Ergebnis
Die während des gesamten Projekts aufgetretenen Herausforderungen wurden durch eine Kombination aus technischem Fachwissen, Teamwork und innovativen Lösungen erfolgreich bewältigt. Diese Ansätze trugen maßgeblich dazu bei, Hürden zu überwinden und die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. C4S&I kann das System nun effektiver überwachen und steuern, was zu einer besseren Betriebsleistung führt
- Verbesserte Kühlleistung: Die neu konfigurierte Pumpe sorgt für eine bessere Ansaugung und höhere Durchflussraten
- Technische Unterstützung: Kontinuierliche technische Unterstützung und Kontakt zu verschiedenen Experten sorgten für eine Optimierung des Systems
- System-Upgrade: Das System wurde von externen Frequenzumrichtern auf integrierte MGE-Motoren umgestellt, wodurch die Steuerung vereinfacht und die Zuverlässigkeit verbessert wurde
Der Einfluss der Zusammenarbeit mit Grundfos auf die endgültige Lösung war erheblich. Die physische Größe des Systems wurde um beeindruckende 75% reduziert. Die Durchflussmenge und die Wärmeübertragungseffizienz (Q/H) wurden deutlich verbessert. Die Lösung erzielte erhebliche Fortschritte bei der Vermeidung von Kavitation, dank der Erkenntnisse, die Grundfos aus anderen Anwendungen mit niedrigem Ansaugdruck gewonnen hatte, und aufgrund des maßgeschneiderten hydraulischen Aufbaus in den Pumpen. Das Steuerungssystem und die elektrische Verdrahtung wurden durch die Nutzung der integrierten Funktionen des MGE-Motors vereinfacht.
Darüber hinaus ermöglichte die Partnerschaft eine umfassende Kollaboration bei der Entwicklung einer fortschrittlichen Wärmeberechnungsfunktion für die Absorptionskältemaschine. Sie ermöglicht die Schätzung der aufgenommenen Wärme, der erzeugten Kälteleistung und des Stromverbrauchs. Diese neuen Funktionen helfen dem Endkunden erheblich bei der Dokumentation von Energieeinsparungen, CO₂-Reduzierung und Umweltberichten.
Die Zusammenarbeit mit der Grundfos Industry CSU und C4S&I führte zu folgenden Ergebnissen:
- Reduzierung der Anlagengröße um 75%
- Verbesserte Leistung und geringere Betriebskosten für Endkunden
- Höhere Zuverlässigkeit und geringerer Wartungsbedarf
- Bessere Überwachungs- und Steuerungsmöglichkeiten
- Kosteneinsparungen durch Nutzung der MGE Funktionalität und der Grundfos-Sensoren, wodurch der Bedarf an externen Komponenten reduziert wurde
“Die Zusammenarbeit mit Cool4Sea ist ein hervorragendes Beispiel dafür, dass Grundfos mehr ist als nur ein Pumpenlieferant; viele unserer Experten haben die Produktentwicklung unterstützt. Was wir erreicht haben, wurde durch die Arbeit der CSU-Industrieabteilung ermöglicht, die frühzeitig in den Prozess eingebunden wurde. Sie standen in direktem Kontakt mit Daniel, um das Produkt unter Verwendung unserer Pumpen, Sensoren und Steuereinheiten zu testen und zu entwickeln."
René Møller Pedersen, Vertriebsingenieur Industrie, Grundfos
Vorteile der Zusammenarbeit für kleinere OEMs
Im Hinblick auf die Zukunft bot die Zusammenarbeit mit C4S&I wertvolle Erfahrungswerte für Grundfos. Sie unterstreicht auch die innovativen Fähigkeiten von Grundfos bei der Lösung komplexer technischer Herausforderungen. Mit Grundfos als Partner bei der Entwicklung und Verbesserung von Systemen erhalten OEMs Zugang zu technischem Fachwissen und einem breiten Portfolio an Pumpen, Sensoren und Steuerungen. Maßgeschneiderte Lösungen des CSU-Teams und die vollständige Nutzung von Produkten und Funktionen können dazu beitragen, das Geschäftspotential der Partner weiter auszubauen.
“Unsere Partnerschaft mit Grundfos hat unser System erheblich verbessert, und zwar in Bezug auf sein Nachhaltigkeitsprofil und auch, weil Grundfos in der Lage war, uns auf Verbesserungsmöglichkeiten hinzuweisen, die wir selbst zunächst nicht sahen. Jonas Kildedal von der CSU und die anderen Grundfos-Experten haben uns geholfen, bedeutende technische Herausforderungen zu meistern, was zu einer verbesserten Effizienz und reduzierten Kosten führte und den Wert der Zusammenarbeit und die Vorteile der Zusammenarbeit mit einem sachkundigen Partner unterstrich. Da unser Unternehmen wächst, helfen uns diese Vorteile, die Produktion und unser Business zu skalieren.”
Daniel Buhl Hansen, Geschäftsführer und Partner, COOL4 SEA & INDUSTRY
Über die Grundfos CRNE:
COOL4 SEA & INDUSTRY - Aktive Sprühabsorptionstechnologie
Funktion:
Die Active-Spray-Absorption-Kühltechnologie nutzt Abwärme mit einer Temperatur von 65-90°C, um Kälte für Klimaanlagen oder Prozesskühlung mit einer Temperatur von bis zu 8°C zu erzeugen. Da die Abwärme die Hauptenergiequelle ist, wird der Bedarf an Elektrizität um bis zu 90% reduziert
Kühlleistung: 250kW
Kühlleistung: 65-70%
COPelec: 30-35